2019年度高考物理一轮复习第十章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 电磁感应现象 楞次定律 一、磁通量 1.概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方向 垂直 的面积 S 与 B 的乘积 . 2.公式： BS. 3.适用条件： (1)匀强磁场 . (2)S 为垂直磁场的 有效面积 . 4.磁通量是 标量 (填 “ 标量 ” 或 “ 矢量 ”). 5.物理意义： 相当于穿过某一面积的 磁感线 的条数 .如图 1 所示，矩形 abcd、 abb a 、 a b cd 的面积分别为 S1、 S2、 S3，匀强磁场的磁感应强度 B 与平面 a b cd 垂直，则： 图 1 (1)通过矩形 abcd 的磁通量为 BS1cos

2、 或 BS3. (2)通过矩形 a b cd 的磁通量为 BS3. (3)通过矩形 abb a 的磁通量为 0. 6.磁通量变化： 2 1. 二、电磁感应现象 1.定义：当穿过闭合导体回路的 磁通量 发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应 . 2.条件 (1)条件：穿过闭合电路的磁通量 发生变化 . (2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做 切割磁感线 的运动 . 3.实质 产生 感应电动势 ，如果电路闭合，则有感应电流 .如果电路不闭合，则只有 感应电动势 而无感应电流 . 【 精品教育资源文库 】 自测 1 (多选 )下列说法正确 的是 ( )

3、 A.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生 B.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生 C.线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生 D.当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势 答案 CD 三、感应电流方向的判定 1.楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要 阻碍 引起感应电流的 磁通量 的变化 . (2)适用范围：一切电磁感应现象 . 2.右手定则 (1)内容：如图 2，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直并且都与手掌在同一平面内：让磁感线 从掌心进入，并使拇指 指向 导线运动 的方向，这时四指所指的方向就是 感应电流 的方向 . 图 2 (2

4、)适用情况：导线 切割磁感线 产生感应电流 . 自测 2 如图 3 所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上 A 点作切线 OO ， OO 与线圈在同一平面上 .在线圈以 OO 为轴翻转 180 的过程中，线圈中电流流向 ( ) 图 3 A.始终为 A B C A B.始终为 A C B A C.先为 A C B A，再为 A B C A D.先为 A B C A，再为 A C B A 答案 A 解析 在线圈以 OO 为轴翻转 0 90 的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则【 精品教育资源文库 】 感应电流产生的磁场垂直桌面向下，由楞次定律可知感应电

5、流方向为 A B C A；线圈以OO 为轴翻转 90 180 的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由楞次定律可知感应电流方向仍然为 A B C A， A 正确 . 命题点一 电磁感应现象的理解和判断 常见的产生感应电流的三种情况 例 1 如图 4 所示，一个 U 形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒 ab，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹 角为 .在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是 ( ) 图 4 A.ab 向右运动，同时使 减小 B.使磁感应强度 B 减小， 角同时也减小 C.ab 向左运动，

6、同时增大磁感应强度 B D.ab 向右运动，同时增大磁感应强度 B 和 角 (0vab，则 abdc 回路有电流，电流方向由 c 到 d 到 b到 a 答案 D 解析 若固定 ab，使 cd 向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故 A 错 .若 ab、cd 同向运动且速度大小相同， ab、 cd 所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流 ，故B 错 .若 ab 向左、 cd 向右同时运动，则 abdc 回路中有顺时针方向的电流，故 C 错 .若 ab、cd 都向右运动，且 vcdvab，则 ab、 cd 所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由 c 到 d

7、到 b 到 a 的电流，故 D 正确 . 【 精品教育资源文库 】 命题点三 楞次定律推论的应用 楞次定律中 “ 阻碍 ” 的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下： 内容 阻碍原磁通量变化 “ 增反减同 ” 阻碍相对运动 “ 来拒去留 ” 使回路面积有扩大或缩小的趋势 “ 增缩减扩 ” 阻碍原电流的变化 “ 增反减同 ” 例证 磁铁靠近线圈， B感 与 B 原 方向相反 磁铁靠近，是斥力 磁铁远离，是引力 P、 Q 是光滑固定导轨， a、 b 是可动金属棒、磁铁下移， a、 b 靠近 合上 S， B 先亮 例 4 如图 11 所示，光滑平行导轨 M、 N 固

8、定在同一水平面上，两根导体棒 P、 Q 平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时 ( ) 图 11 A.P、 Q 将互相靠拢 B.P、 Q 将互相远离 C.磁铁的加速度仍为 g D.磁铁的加速度大于 g 答案 A 解析 解法一 根据楞次定律的另一表述 “ 感应电流的效果总是要 阻碍产生感应电流的原因 ” ，本题中 “ 原因 ” 是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路， “ 效果 ” 便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近 .所以， P、 Q 将互相靠拢且磁铁的加速度小于 g，选项 A 正确 . 解法二 设磁铁下端为 N 极，根据楞次定律可判断出 P、 Q 中的感应电

9、流方向，如图所示，根据左手定则可判断 P、 Q 所受安培力的方向，可见， P、 Q 将相互靠拢 .由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于 g.当磁铁下端为 S 极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选项 A 正确 . 【 精品教育资源文库 】 变式 5 (2018 湖北宜昌质检 )如图 12 所示，一个 N 极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则 ( ) 图 12 A.磁铁经过位置 时，线框中感应电流沿 abcd 方向；经过位置 时，沿 adcb 方向 B.磁铁经过位置 时，线框中感应电流沿 adcb 方向；经过位置

10、时，沿 abcd 方向 C.磁铁经过位置 和 时，线框中的感应电流都沿 abcd 方向 D.磁铁经过位置 和 时，线框中感应电流都沿 adcb 方向 答案 A 解析 当磁铁经过位置 时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向 上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿 abcd 方向 .同理可判断当磁铁经过位置 时，感应电流沿 adcb 方向 . 变式 6 在水平面内有一固定的 U 型裸金属框架，框架上静止放置一根粗糙的金属杆 ab，整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，如图 13 所示 .下列说法中正确的是 ( ) 图 13 A.只有当磁场方向向上且增

11、强， ab 杆才可能向左移动 B.只有当磁场方向向下且减弱， ab 杆才可能向右移动 C.无论磁场方向如何，只要磁场减弱， ab 杆就可能向右移动 D.当磁场变化时， ab 杆中一定有电流产生，且一定会移 动 【 精品教育资源文库 】 答案 C 解析 由楞次定律可知，当闭合回路的磁通量增大时，导体棒将向左移动，阻碍磁通量的增加，当闭合回路的磁通量减小时，导体棒将向右运动，以便阻碍磁通量的减小，与磁场方向无关，故选 C. 命题点四 三定则一定律的应用 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比： 基本现象 因果关系 应用规律 运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则 磁场对运动电荷、电

12、流有作用力 因电受力 左手定则 部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则 闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律 例 5 (多选 )如图 14 所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、 MN， MN的左边有一如图所示的闭合电路，当 PQ 在一外力的作用下运动时， MN 向右运动，则 PQ 所做的运动可能是 ( ) 图 14 A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动 答案 BC 解析 MN 向右运动，说明 MN 受到向右的安培力，因为 ab 在 MN 处的磁场垂直纸面向里 左手定则 MN 中的感应电流方向为 M N 安培定则 L1 中感应电 流的磁场方向向上 楞次定律? L2中磁场方向向上减弱L2中磁场方向向下增强 .若 L2中磁场方向向上减弱 安培定则 PQ 中电流方向为 Q P 且减